(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
ステータコア、および該ステータコアの各ティースに巻装された複数の集中巻コイルからなるステータコイルを有するステータと、を備え、
上記ロータの極数と上記ステータのスロット数との比が、（６±２）ｎ：６ｎ(但し、ｎは１以上の整数）であり、
上記複数の集中巻コイルは、中性点接続側端子が内径側に位置し、外部接続側端子が外径側に位置するように上記ティースに巻装された第１集中巻コイルと、中性点接続側端子が外径側に位置し、外部接続側端子が内径側に位置するように上記ティースに巻装された第２集中巻コイルとを、周方向に交互に配列して構成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
上記ステータコイルは、上記複数の集中巻コイルを結線して構成される複数の相コイルを備え、
上記ロータの極数と上記ステータのスロット数との最大公約数の約数をｗ（但し、ｗは２以上の整数）としたとき、上記複数の相コイルのそれぞれは、上記集中巻コイルを並列数をｗとして結線して構成されていることを特徴とする請求項１記載の回転電機。
【請求項３】
上記第１集中巻コイルは、導体線を上記ティースに内径側から外径側に向って１層に巻回して構成され、上記第２集中巻コイルは、導体線を上記ティースの外径側から内径側に向って、該第１集中巻コイルと逆ネジの方向に、１層に巻回して構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の回転電機。
【請求項４】
上記ティースは、周方向幅が外径側から内径側に向って漸次狭くなる先細り形状に作製されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
上記複数の集中巻コイルのそれぞれは、上記外部接続側端子と上記中性点接続側端子が、当該集中巻コイルが巻装されている上記ティースの周方向両側のスロットからそれぞれ軸方向一側に延出していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
上記複数の集中巻コイルのそれぞれは、上記外部接続側端子と上記中性点接続側端子が、当該集中巻コイルが巻装されている上記ティースの周方向一側のスロットから軸方向の一側に延出していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６にいずれか１項に記載の回転電機のステータの製造方法であって、
導体線を所定のネジ方向に巻回して、該導体線の巻き始め端と巻き終わり端とが巻回方向の両端から延出する第１集中巻コイルを作製する工程と、
導体線を上記第１集中巻コイルに対して逆ネジの方向に巻回して、該導体線の巻き始め端と巻き終わり端とが巻回方向の両端から延出する第２集中巻コイルを作製する工程と、
上記第１集中巻コイルと上記第２集中巻コイルとが周方向に交互に配列し、かつ上記第１集中巻コイルの導体線の巻き始め端が上記ステータコアのティースの先端側に位置し、上記第２集中巻コイルの導体線の巻き始め端が上記ステータコアのティースの根元側に位置するように、上記第１集中巻コイルと上記第２集中巻コイルとを上記ステータコアのティースのそれぞれに巻装する工程と、
を備えることを特徴とするステータの製造方法。
【請求項８】
円弧状のコアバック部と該コアバック部の内周面から径方向内方に延設された上記ティースを有する、上記ステータコアを該ティースの本数で分割した形状のコア片を作製する工程を更に備え、
上記第１集中巻コイル１５と上記第２集中巻コイルとを上記ステータコアのティースのそれぞれに巻装する工程では、該第１集中巻コイルが上記ティースに巻装された上記コア片と、該第２集中巻コイルが上記ティースに巻装された上記コア片とを、上記コアバック部の周方向の側面同士を突き合わせて、交互に並べて円環状に配列することを特徴とする請求項７記載のステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば自動車に搭載される車両用電動機などに適用される回転電機およびそれに用いられるステータの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のモータのステータでは、各ティースに巻回された巻線を、各異相間の最も近い側に中性点を、ティースに最も近い側に相入力を接続して、異相間の電位差を小さくし、絶縁耐量を高くしていた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２３６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のステータでは、隣り合うティースに巻回された巻線の電位差が最も大きくなる相入力接続端間の周方向距離を大きくすることにより、絶縁耐量を大きくしている。しかしながら、従来のステータでは、相入力接続端間の径方向距離に関しては考慮されていないので、スロット断面積が有効に使われず、巻線抵抗が増大し、損失が大きくなるという課題があった。
【０００５】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、隣り合う集中巻コイルの外部接続側端子と中性点接続側端子とを近接配置とし、集中巻コイル間の電位差を小さくして、スロット断面積を有効に使って巻線抵抗の低抵抗化を図り、損失を小さくできる回転電機およびそれに用いられるステータの製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による回転電機は、ロータと、ステータコア、および該ステータコアの各ティースに巻装された複数の集中巻コイルからなるステータコイルを有するステータと、を備え、上記ロータの極数と上記ステータのスロット数との比が、（６±２）ｎ：６ｎ(但し、ｎは１以上の整数）であり、上記複数の集中巻コイルは、中性点接続側端子が内径側に位置し、外部接続側端子が外径側に位置するように上記ティースに巻装された第１集中巻コイルと、中性点接続側端子が外径側に位置し、外部接続側端子が内径側に位置するように上記ティースに巻装された第２集中巻コイルとを、周方向に交互に配列して構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、周方向に交互に配列された第１および第２集中巻コイルの内径側に中性点接続側端子と外部接続用端子とが交互に配列され、周方向に交互に配列された第１および第２集中巻コイルの外径側に中性点接続側端子と外部接続用端子とが交互に配列されている。そこで、隣り合う第１および第２集中巻コイル間の内径側および外径側で、中性点接続側端子と外部接続用端子とが近接する。そこで、電位差が最も大きくなる外部接続用端子同士が近接することがなく、隣り合う第１および第２集中巻コイル間の電位差が小さくなり、絶縁耐性が向上される。これにより、隣り合う第１および第２集中巻コイル間の隙間を狭くすることが可能となり、スロット断面積を有効に使い、巻線抵抗の低抵抗化を図り、損失を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る回転電機におけるステータコイルの結線図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る回転電機におけるステータコイルの構成を説明する要部断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る回転電機におけるステータコイルを構成する集中巻コイルの構成を説明する斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る回転電機におけるステータコイルを構成する相コイルの構成を説明する図である。
【図６】並列数４、直列数１の相コイルにより構成された３相交流巻線における異相間の電位差を説明する図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係る回転電機におけるステータコイルの結線図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る回転電機におけるステータコイルを構成する相コイルの構成を説明する図である。
【図９】並列数２、直列数２の相コイルにより構成された３相交流巻線における異相間の電位差を説明する図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係る回転電機を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態４に係る回転電機におけるステータコイルを構成する集中巻コイルの構成を説明する斜視図である。
【図１２】この発明の実施の形態５に係る回転電機におけるステータコイルの構成を説明する要部断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態６に係る回転電機におけるステータコイルの構成を説明する要部断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態７に係る回転電機におけるステータコイルの構成を説明する要部断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態８に係る回転電機におけるステータコイルの構成を説明する要部断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態９に係る回転電機を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明による回転電機の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る回転電機を示す断面図、図２はこの発明の実施の形態１に係る回転電機におけるステータコイルの結線図である。
【００１１】
図１において、回転電機１は、フレーム（図示せず）に回転可能に支持されたシャフト４と、シャフト４に固定されてフレーム内に回転可能に配設されたロータ２と、円環状のステータコア９、およびステータコア９に装着されたステータコイル１０を有し、ステータコア９をフレームに保持されて、所定のギャップを介してロータ２を囲繞するように配設されるステータ８と、を備える。
【００１２】
ロータ２は、例えば、所定形状に打ち抜かれた電磁鋼板を積層一体化して作製された円筒状のロータコア３と、ロータコア３の軸心位置を貫通するように形成されたシャフト挿通穴６に圧入、固定されたシャフト４と、それぞれロータコア３を貫通するように形成され、同一円周上に等角ピッチで配列された８つの磁石挿入穴７のそれぞれに挿入された永久磁石５と、を備える。
【００１３】
ステータコア９は、１２個のコア片１１から構成されている。つまり、コア片１１は、ステータコア９を周方向に１２等分割した形状に形成されている。コア片１１は、例えば、同一形状に打ち抜かれた多数枚の電磁鋼板を積層一体化して作製され、円弧形のコアバック部１２と、コアバック部１２の内周面の周方向中央から径方向内方に延設され、周方向幅が外径側から内径側に向って漸次狭くなる先細り形状に形成されたティース１３と、を有する。
【００１４】
ステータコイル１０は、各コア片１１のティース１３に導体線を所定回巻回して作製された１２本の第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂを備える。ここでは、第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂは、平角線の短辺を内径側として縦にティース１３に１層巻回して作製されたエッジワイズ巻線により構成されている。
【００１５】
そして、コアバック部１２の周方向の端面同士を突き合わせて、周方向に環状に配列した集中巻コイル１５が巻装されたコア片１１を、円環状のリング部（図示せず）に圧入、固着して、あるいは焼き嵌めによりリング部内に挿入、固着して、ステータ８が構成される。なお、コア片１１がコアバック部１２の周方向の端面同士を突き合わせて円環状に配列されてステータコア９を構成している。また、コアバック部１２が周方向に連結されてステータコア９のコアバックを構成し、コアバックと隣り合うティース１３とにより形成される空間がスロット１４を構成する。
【００１６】
このステータ８では、第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂが周方向に交互に１２本配列されている。そして、第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂに通電する３相は、図１に示されるように、反時計回りに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に繰り返し配列されている。そして、ステータコイル１０は、図２に示されるように、４本のＵ相の第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂを並列接続してなるＵ相コイル１６Ｕと、４本のＶ相の第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂを並列接続してなるＶ相コイル１６Ｖと、４本のＷ相の第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂを並列接続してなるＷ相コイル１６ＷとをＹ結線して構成されている。なお、Ｏがステータコイル１０の中性点である。
【００１７】
このように構成された回転電機１は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相コイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗにそれぞれ異相が１２０度異なる３相交流が通電され、８極１２スロットの３相モータとして動作する。
【００１８】
つぎに、ステータコイル１０の具体的な構成を図３乃至図５を参照しつつ説明する。図３はこの発明の実施の形態１に係る回転電機におけるステータコイルの構成を説明する要部断面図であり、隣り合うＵ相、Ｖ相およびＷ相の３本の集中巻コイルを取り出して示している。図４はこの発明の実施の形態１に係る回転電機におけるステータコイルを構成する集中巻コイルの構成を説明する斜視図、図５はこの発明の実施の形態１に係る回転電機におけるステータコイルを構成する相コイルの構成を説明する図である。
【００１９】
図３において、Ｕ相およびＷ相となる第１集中巻コイル１５Ａは、中性点接続側端子１５ａが内径側に位置し、外部接続用端子１５ｂが外径側に位置するように、ティース１３に巻装されている。Ｖ相となる第２集中巻コイル１５Ｂは、中性点接続側端子１５ａが外径側に位置し、外部接続用端子１５ｂが内径側に位置するように、ティース１３に巻装されている。
【００２０】
第１集中巻コイル１５Ａは、図４の（ａ）に示されるように、平角線をティース１３の内径側から外径側に向って右ネジの方向に１層巻回して作製されている。そして、平角線の巻き始め側が中性点接続側端子１５ａとなり、巻き終わり側が外部接続側端子１５ｂとなる。また、中性点接続側端子１５ａと外部接続側端子１５ｂは、ティース１３の周方向両側のそれぞれから軸方向一側に延出している。
【００２１】
また、第２集中巻コイル１５Ｂは、図４の（ｂ）に示されるように、平角線をティース１３の外径側から内径側に向って左ネジの方向に１層巻回して作製されている。つまり、第２集中巻コイル１５Ｂは、第１集中巻コイル１５Ａに対して、平角線がティース１３に逆ネジの方向に巻回されている。この第２集中巻コイル１５Ｂにおいても、平角線の巻き始め側が中性点接続側端子１５ａとなり、巻き終わり側が外部接続側端子１５ｂとなり、中性点接続側端子１５ａと外部接続側端子１５ｂが、ティース１３の周方向両側のそれぞれから軸方向一側に延出している。
【００２２】
図３では、隣り合うＵ相、Ｖ相およびＷ相の３本の第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂのみを示しているが、ステータコア９に巻装された１２本の第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂは、第１集中巻コイル１５Ａと第２集中巻コイル１５Ｂとが、周方向に交互に並ぶように配列されている。これにより、第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂは、中性点接続用端子１５ａと外部接続側端子１５ｂとが交互に内径側に位置するように周方向に配列されている。
【００２３】
Ｕ相コイル１６Ｕは、図５に示されるように、４本の第１および第２集中巻コイル１５Ａ．１５Ｂを、内径側（図５中”ｉｎ”）に位置する中性点接続用端子１５ａと外径側（図５中”ｏｕｔ”）に位置する中性点接続側端子１５ａとを結線し、内径側に位置する外部接続用端子１５ｂと外径側に位置する外部接続用端子１５ｂとを結線して、並列に接続して構成される。同様に、Ｖ相およびＷ相コイル１６Ｖ，１６Ｗも、それぞれ、４本の第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂを、内径側に位置する中性点接続用端子１５ａと外径側に位置する中性点接続側端子１５ａとを結線し、内径側に位置する外部接続用端子１５ｂと外径側に位置する外部接続用端子１５ｂとを結線して、並列に接続して構成される。このＵ相、Ｖ相およびＷ相コイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６Ｗは、並列数４、直列数１になっている。そして、それぞれ４本の第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂを並列接続して構成されたＵ相、Ｖ相およびＷ相コイル１６Ｕ，１６Ｖ，１６ＷをＹ結線して、図２に示されるように、ステータコイル１０が構成される。
【００２４】
つぎに、ステータ８の製造方法について説明する。
まず、同一形状に打ち抜かれた多数枚の電磁鋼板を積層一体化してコア片１１を作製する。また、平角線を右ネジの方向に１層巻回して第１集中巻コイル１５Ａを作製し、平角線を左ネジの方向に１層巻回して第２集中巻コイル１５Ｂを作製する。平角線の巻き始め端および巻き終わり端が、第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂの巻回方向の両端から延出している。
ついで、図４の（ａ），（ｂ）に示されるように、平角線の巻き始め端がティース１３の先端側に位置するように第１集中巻コイル１５Ａをティース１３に巻装したコア片１１と、平角線の巻き始め端がコアバック部１２側に位置するように第２集中巻コイル１５Ｂをティース１３に巻装したコア片１１とを作製する。
そして、コアバック部１２の周方向の端面同士を突き合わせて、第１集中巻コイル１５Ａをティース１３に巻装したコア片１１と、第２集中巻コイル１５Ｂをティース１３に巻装したコア片１１とを交互に環状に配列する。ついで、その環状体を円環状のリング体に圧入、固着して、あるいはその環状体をリング体内に挿入し、焼き嵌めにより固着する。
ついで、第１集中巻コイル１５Ａおよび第２集中巻コイル１５Ｂに所定の結線を施し、ステータ８が製造される。
【００２５】
つぎに、この実施の形態１の効果について図６を参照しつつ説明する。図６は並列数４、直列数１の相コイルにより構成された３相交流巻線における異相間の電位差を説明する図である。
【００２６】
図６から分るように、Ｕ相およびＶ相コイル１６Ｕ，１６Ｖにかかる電圧を１［Ｖ］とすると、Ｕ相およびＶ相コイル１６Ｕ，１６Ｖの外部接続側端子間の電位差は√３［Ｖ］となる。そこで、集中巻コイルがすべて第１集中巻コイル１５Ａの場合には、隣り合う集中巻コイル１５Ａの中性点接続側端子１５ａ同士が近接し、外部接続側端子１５ｂ同士が近接することになる。これにより、隣り合う第１集中巻コイル１５Ａの中性点接続側端子１５ａ間の電圧差はゼロとなるが、隣り合う第１集中巻コイル１５Ａの外部接続側端子１５ｂ間の電位差は√３［Ｖ］となる。つまり、隣り合う第１集中巻コイル１５間の電位差が√３［Ｖ］となる。
【００２７】
実施の形態１では、第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂが周方向に交互に配列されており、中性点接続用端子１５ａと外部接続側端子１５ｂとが交互に内径側に位置するように周方向に配列されている。そこで、隣り合う第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂの中性点接続側端子１５ａと外部接続側端子１５ｂとが近接することになり、隣り合う第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂの中性点接続側端子１５ａと外部接続側端子１５ｂと間の電圧差は１［Ｖ］となる。つまり、隣り合う第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂ間の電位差が１［Ｖ］となる。
【００２８】
このように、この実施の形態１によれば、隣り合う第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂ間の電圧差を√３［Ｖ］から１［Ｖ］に低減できるので、部分放電の可能性が少なくなる、すなわち絶縁耐力が高められる。したがって、異相間、すなわち隣り合う集中巻コイル１５間に配置される絶縁紙を薄くすることができるので、絶縁紙のコストを低減できる。また、絶縁紙を薄くできることは、導体線の巻回スペースの増大につながるので、占積率が高められ、通電による損失を抑えることができる。
また、いずれの隣り合う第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂ間の電圧差が同じであるので、同じ絶縁紙を隣り合う第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂ間に配置でき、ステータ８の組立性が向上される。
【００２９】
また、１第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂは、中性点接続用端子１５ａと外部接続側端子１５ｂとが交互に内径側に位置するように周方向に配列されている。さらに、第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂの中性点接続用端子１５ａと外部接続側端子１５ｂが、ティース１３の周方向両側のスロット１４のそれぞれから軸方向の一側に延出している。そこで、中性点接続用端子１５ａと外部接続側端子１５ｂとの間の距離が離れ、結線作業性が向上されるとともに、結線部間の絶縁耐力が向上される。
【００３０】
なお、上記実施の形態１では、ステータコアが１２個のコア片に分割構成されているものとしているが、ステータコアは必ずしも１２個のコア片に分割されている必要はなく、集中巻コイルがティースに巻装できればよく、例えば、ステータコアを１２個のコア片のコアバック部の一部が屈曲可能な薄肉部により連結された帯状のコア体で構成してもよい。この場合、コア体を直線状に展開し、集中巻コイルを各ティースに巻装した後、薄肉部を屈曲させてコア体を円環状に曲げ、円環状のコア体をリング体に挿入、固着して、ステータを作製することになる。
【００３１】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２に係る回転電機におけるステータコイルの結線図、図８はこの発明の実施の形態２に係る回転電機におけるステータコイルを構成する相コイルの構成を説明する図、図９は並列数２、直列数２の相コイルにより構成された３相交流巻線における異相間の電位差を説明する図である。
【００３２】
図７および図８において、Ｕ相コイル１７Ｕは、２本の第１集中巻コイル１５Ａを中性点接続用端子１５ａと外部接続用端子１５ｂとを結線して直列に接続して構成されたコイルと、２本の第２集中巻コイル１５Ｂを中性点接続用端子１５ａと外部接続用端子１５ｂとを結線して直列に接続して構成されたコイルとを、並列に接続して構成される。同様に、Ｖ相およびＷ相コイル１７Ｖ，１７Ｗも、それぞれ、２本の第１集中巻コイル１５Ａを中性点接続用端子１５ａと外部接続用端子１５ｂとを結線して直列に接続して構成されたコイルと、２本の第２集中巻コイル１５Ｂを中性点接続用端子１５ａと外部接続用端子１５ｂとを結線して直列に接続して構成されたコイルとを、並列に接続して構成される。このＵ相、Ｖ相およびＷ相コイル１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗは、並列数２、直列数２になっている。そして、このように構成されたＵ相、Ｖ相およびＷ相コイル１７Ｕ，１７Ｖ，１７ＷをＹ結線して、ステータコイル１０Ａが構成される。
【００３３】
なお、この実施の形態２では、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相コイル１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗが４つの第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂを並列数２、直列数２に接続して構成されている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００３４】
つぎに、この実施の形態２の効果について図９を参照しつつ説明する。
【００３５】
図９から分るように、Ｕ相およびＶ相コイル１７Ｕ，１７Ｖにかかる電圧を１［Ｖ］とすると、Ｕ相およびＶ相コイル１７Ｕ，１７Ｖの外部接続端子１８，１９間の電位差は√３［Ｖ］、Ｖ相コイル１７Ｖの直列接続されたコイルの中間点２１とＶ相コイル１７Ｕの外部接続端子１８との間の電位差は（√７）／２［Ｖ］、Ｕ相およびＶ相コイル１７Ｕ，１７Ｖの直列接続されたコイルの中間点２０，２１間の電位差は（√３）／２［Ｖ］となる。
【００３６】
実施の形態２では、第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂが周方向に交互に配列されているので、隣り合う第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂの中性点接続側端子１５ａと外部接続側端子１５ｂとが近接することになり、隣り合う第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂの中性点接続側端子１５ａと外部接続側端子１５ｂと間の電圧差は最大（√７）／２［Ｖ］となる。
【００３７】
このように、この実施の形態２においても、隣り合う第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂ間の電圧差を少なくとも√３［Ｖ］から（√７）／２［Ｖ］に低減できるので、部分放電の可能性が少なくなり、絶縁耐力が高められる。したがって、隣り合う集中巻コイル１５間に配置される絶縁紙を薄くすることができるので、絶縁紙のコストを低減できる。また、絶縁紙を薄くできることは、導体線の巻回スペースの増大につながるので、占積率が高められ、通電による損失を抑えることができる。
【００３８】
ここで、ステータコイルが集中巻コイルにより構成されている場合、相コイルの並列数は、極数とティース数との最大公約数の約数となる。つまり、実施の形態１，２では、８極１２スロットであるので、極数とティース数との最大公約数は４となり、相コイルの並列数は、４，２，１となる。そして、実施の形態１，２から分るように、集中巻コイルが、中性点接続用端子と外部接続側端子１５ｂとが内径側と外径側とに分かれて形成され、かつ中性点接続用端子１５ａと外部接続側端子１５ｂとが交互に内径側に位置するように周方向に配列されている場合、４つの集中巻コイルを直列に接続して相コイルを構成するより、集中巻コイルを並列接続して相コイルを構成した方が隣り合う集中巻コイル間の電位差を低減できることがわかる。さらに、相コイルの並列数が多くなるほど、隣り合う集中巻コイルの中性点接続用端子と外部接続側端子との間の電位差の低減効果が大きくなることがわかる。
【００３９】
なお、上記実施の形態１，２では、８極１２スロットの回転電機を用いて説明しているが、回転電機の磁極数とスロット数は８極１２スロットに限定されず、磁極数とスロット数との比が４：６、即ち極スロット比が４ｎ：６ｎ(但し、ｎは１以上の整数）であればよい。
【００４０】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３に係る回転電機を示す断面図である。
【００４１】
図１０において、回転電機１Ａは、フレーム（図示せず）に回転可能に支持されたシャフト４と、シャフト４に固定されてフレーム内に回転可能に配設されたロータ３０と、円環状のステータコア９、およびステータコア９に装着されたステータコイル１０Ａを有し、ステータコア９をフレームに保持されて、所定のギャップを介してロータ３０を囲繞するように配設されるステータ８Ａと、を備える。
【００４２】
ロータ３０は、例えば、所定形状に打ち抜かれた電磁鋼板を積層一体化して作製された円筒状のロータコア３１と、ロータコア３１の軸心位置を貫通するように形成されたシャフト挿通穴３２に圧入、固定されたシャフト３３と、それぞれロータコア３１を貫通するように形成され、同一円周上に等角ピッチで配列された１６個の磁石挿入穴３５のそれぞれに挿入された永久磁石３４と、を備える。
【００４３】
このステータ８Ａでは、第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂが周方向に交互に１２本配列されている。すなわち、中性点接続用端子１５ａと外部接続側端子１５ｂとが交互に内径側に位置するように周方向に配列されている。そして、第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂに通電する３相は、時計回りに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に繰り返し配列されている。
【００４４】
ステータコイル１０Ａは、上記実施の形態２と同様に、Ｕ相コイル１７Ｕと、Ｖ相コイル１７Ｖと、Ｗ相コイル１７ＷとをＹ結線して構成されている。Ｕ相コイル１７Ｕは、図７および図８に示されるように、２本の第１集中巻コイル１５Ａを中性点接続用端子１５ａと外部接続用端子１５ｂとを結線して直列に接続して構成されたコイルと、２本の第２集中巻コイル１５Ｂを中性点接続用端子１５ａと外部接続用端子１５ｂとを結線して直列に接続して構成されたコイルとを、並列に接続して構成される。同様に、Ｖ相およびＷ相コイル１７Ｖ，１７Ｗも、それぞれ、２本の第１集中巻コイル１５Ａを中性点接続用端子１５ａと外部接続用端子１５ｂとを結線して直列に接続して構成されたコイルと、２本の第２集中巻コイル１５Ｂを中性点接続用端子１５ａと外部接続用端子１５ｂとを結線して直列に接続して構成されたコイルとを、並列に接続して構成される。このＵ相、Ｖ相およびＷ相コイル１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗは、並列数２、直列数２になっている。
【００４５】
なお、この実施の形態３では、ロータ３０が１６極となっている点を除いて、上記実施の形態２と同様に構成されている。
【００４６】
このように構成された回転電機１Ａは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相コイル１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗにそれぞれ異相が１２０度異なる３相交流が通電され、１６極１２スロットの３相モータとして動作する。
【００４７】
この実施の形態３においても、第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂは、中性点接続用端子１５ａと外部接続側端子１５ｂとが交互に内径側に位置するように周方向に配列され、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相コイル１７Ｕ，１７Ｖ，１７Ｗが、それぞれ４つの第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂを並列数２、直列数２に結線して構成されている。したがって、この実施の形態３は、上記実施の形態２と同様の効果を奏する。
【００４８】
なお、上記実施の形態３では、１６極１２スロットの回転電機を用いて説明しているが、回転電機の磁極数とスロット数は１６極１２スロットに限定されず、磁極数とスロット数との比が８：６、即ち極スロット比が８ｎ：６ｎ(但し、ｎは１以上の整数）であればよい。
【００４９】
実施の形態４．
図１１はこの発明の実施の形態４に係る回転電機におけるステータコイルを構成する集中巻コイルの構成を説明する斜視図である。
【００５０】
図１１において、第１集中巻コイル１５Ｃは、平角線の巻き始めを軸方向一側からティース１３の周方向一側に挿入し、ついでティース１３の内径側から外径側に向って右ネジの方向に１層巻回し、その平角線の巻き終わりをティース１３の幅だけ余分に巻回した後、略直角に折り曲げてティース１３の周方向一側から軸方向一側に延出させている。これにより、第１集中巻コイル１５Ａの中性点接続側端子１５ａと外部接続側端子１５ｂが、ともに、ティース１３の周方向一側のスロット１４から軸方向一側に延出している。
【００５１】
第２集中巻コイルは、図示していないが、平角線の巻き始めを、軸方向一側からティース１３の周方向他側のスロット１４入口まで延ばし、そこで平角線を略直角に折り曲げてティース１３の軸方向一端面上を周方向一側に引き回し、その後ティース１３の外径側から内径側に向って左ネジの方向に１層巻回し、その平角線の巻き終わりを軸方向一側に延出させている。これにより、第２集中巻コイル１５Ｂの中性点接続側端子１５ａと外部接続側端子１５ｂが、ともに、ティース１３の周方向他側のスロット１４から軸方向一側に延出している。
【００５２】
なお、この実施の形態４では、第１集中巻コイル１５Ａおよび第２集中巻コイル１５Ｂに代えて上述の第１集中巻コイル１５Ｃおよび第２集中巻コイルを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５３】
この実施の形態４によれば、第１集中巻コイル１５Ｃの中性点接続側端子１５ａと外部接続側端子１５ｂとが、ともに、ティース１３の周方向一側のスロット１４から軸方向一側に延出しているので、第１集中巻コイル１５Ｃの導体線の長さがティース１３の幅分長くなり、回転電機の起磁力を大きくすることができる。また、第２集中巻コイルの中性点接続側端子１５ａと外部接続側端子１５ｂとが、ともに、ティース１３の周方向他側のスロット１４から軸方向一側に延出しているので、第２集中巻コイルの導体線の長さがティース１３の幅分長くなり、回転電機の起磁力を大きくすることができる。
【００５４】
実施の形態５．
図１２はこの発明の実施の形態５に係る回転電機におけるステータコイルの構成を説明する要部断面図であり、隣り合うＵ相、Ｖ相およびＷ相の３本の集中巻コイルを取り出して示している。
【００５５】
図１２において、第１集中巻コイル４０Ａは、断面円形の導体線をティース１３の内径側から外径側に向って右ネジの方向に１層巻回して作製され、導体線の巻き始め側である中性点接続側端子４０ａが内径側に位置し、巻き終わり側である外部接続側端子４０ｂが外径側に位置している。第２集中巻コイル４０Ｂは、断面円形の導体線をティース１３の外径側から内径側に向って左ネジの方向に１層巻回して作製され、導体線の巻き始め側である中性点接続側端子４０ａが外径側に位置し、巻き終わり側である外部接続側端子４０ｂが内径側に位置している。
【００５６】
そして、第１集中巻コイル４０Ａと第２集中巻コイル４０Ｂとが、周方向に交互に並ぶようにステータコアに配列されている。これにより、中性点接続用端子４０ａと外部接続側端子４０ｂとが交互に内径側に位置するように周方向に配列されている。
なお、この実施の形態５は、第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂに代えて第１および第２集中巻コイル４０Ａ，４０Ｂを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００５７】
したがって、この実施の形態５においても、上記実施の形態１と同様に効果を奏する。
この実施の形態５によれば、断面円形の導体線を用いているので、第１および第２集中巻コイル４０Ａ，４０Ｂの作製が容易となり、低コスト化が図られる。
【００５８】
実施の形態６．
図１３はこの発明の実施の形態６に係る回転電機におけるステータコイルの構成を説明する要部断面図であり、隣り合うＵ相、Ｖ相およびＷ相の３本の集中巻コイルを取り出して示している。
【００５９】
図１３において、第１集中巻コイル４１Ａは、断面円形の導体線をティース１３の内径側から外径側に向って右ネジの方向に巻回して１層目を形成し、ついで折り返して外径側から内径側に向って巻回して２層目を形成し、さらに折り返して内径側から外径側に向って巻回して３層目を形成して作製され、導体線の巻き始め側である中性点接続側端子４１ａが内径側に位置し、巻き終わり側である外部接続側端子４１ｂが外径側に位置している。第２集中巻コイル４１Ｂは、断面円形の導体線をティース１３の外径側から内径側に向って左ネジの方向に巻回して１層目を形成し、ついで折り返して内径側から外径側に向って巻回して２層目を形成し、さらに折り返して外径側から内径側に向って巻回して３層目を形成して作製され、導体線の巻き始め側である中性点接続側端子４１ａが外径側に位置し、巻き終わり側である外部接続側端子４１ｂが内径側に位置している。
【００６０】
そして、第１集中巻コイル４１Ａと第２集中巻コイル４１Ｂとが、周方向に交互に並ぶようにステータコアに配列されている。これにより、中性点接続用端子４１ａと外部接続側端子４１ｂとが交互に内径側に位置するように周方向に配列されている。
なお、この実施の形態６は、第１および第２集中巻コイル４０Ａ，４０Ｂに代えて第１および第２集中巻コイル４１Ａ，４１Ｂを用いている点を除いて、上記実施の形態５と同様に構成されている。
【００６１】
したがって、この実施の形態６においても、上記実施の形態５と同様に効果を奏する。
この実施の形態６によれば、断面円形の導体線を整列巻きで多層に巻回しているので、第１および第２集中巻コイル４１Ａ，４１Ｂの占積率を高めることができる。
【００６２】
実施の形態７．
図１４はこの発明の実施の形態７に係る回転電機におけるステータコイルの構成を説明する要部断面図であり、隣り合うＵ相、Ｖ相およびＷ相の３本の集中巻コイルを取り出して示している。
【００６３】
図１４において、コア片１１Ａは、円弧形のコアバック部１２と、コアバック部１２の内周面の周方向中央から径方向内方に延設され、周方向幅が外径側から内径側に向って一定に形成されたティース１３Ａと、を有する。第１集中巻コイル４２Ａは、平角線をティース１３Ａの内径側から外径側に向って右ネジの方向に１層巻回して作製され、導体線の巻き始め側である中性点接続側端子４２ａが内径側に位置し、巻き終わり側である外部接続側端子４２ｂが外径側に位置している。第２集中巻コイル４２Ｂは、平角線をティース１３Ａの外径側から内径側に向って左ネジの方向に１層巻回して作製され、導体線の巻き始め側である中性点接続側端子４２ａが外径側に位置し、巻き終わり側である外部接続側端子４２ｂが内径側に位置している。
【００６４】
そして、第１集中巻コイル４２Ａと第２集中巻コイル４２Ｂとが、周方向に交互に並ぶようにステータコアに配列されている。これにより、中性点接続用端子４２ａと外部接続側端子４２ｂとが交互に内径側に位置するように周方向に配列されている。
なお、この実施の形態７は、コア片１１および第１および第２集中巻コイル１５Ａ，１５Ｂに代えてコア片１１Ａおよび第１および第２集中巻コイル４２Ａ，４２Ｂを用いている点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００６５】
したがって、この実施の形態７においても、上記実施の形態１と同様に効果を奏する。
この実施の形態７によれば、コア片１１Ａのティース１３Ａの周方向幅が径方向に関して一定であるので、先細り形状のティース１３を有するティース１１を用いた場合に比べ、スロット断面積が大きくなる。これにより、第１および第２集中巻コイル４２Ａ，４２Ｂの導体線の断面積を大きくでき、第１および第２集中巻コイル４２Ａ，４２Ｂの通電による損失を低減できる。
【００６６】
実施の形態８．
図１５はこの発明の実施の形態８に係る回転電機におけるステータコイルの構成を説明する要部断面図であり、隣り合うＵ相、Ｖ相およびＷ相の３本の集中巻コイルを取り出して示している。
【００６７】
図１５において、第１集中巻コイル４３Ａは、断面円形の導体線をティース１３Ａの内径側から外径側に向って右ネジの方向に巻回して１層目を形成し、ついで折り返して外径側から内径側に向って巻回して２層目を形成し、さらに折り返して内径側から外径側に向って巻回して３層目を形成して作製され、導体線の巻き始め側である中性点接続側端子４３ａが内径側に位置し、巻き終わり側である外部接続側端子４３ｂが外径側に位置している。第２集中巻コイル４３Ｂは、断面円形の導体線をティース１３Ａの外径側から内径側に向って左ネジの方向に巻回して１層目を形成し、ついで折り返して内径側から外径側に向って巻回して２層目を形成し、さらに折り返して外径側から内径側に向って巻回して３層目を形成して作製され、導体線の巻き始め側である中性点接続側端子４３ａが外径側に位置し、巻き終わり側である外部接続側端子４３ｂが内径側に位置している。
【００６８】
そして、第１集中巻コイル４３Ａと第２集中巻コイル４３Ｂとが、周方向に交互に並ぶようにステータコアに配列されている。これにより、中性点接続用端子４３ａと外部接続側端子４３ｂとが交互に内径側に位置するように周方向に配列されている。
なお、この実施の形態８は、コア片１１および第１および第２集中巻コイル４０Ａ，４０Ｂに代えてコア片１１Ａおよび第１および第２集中巻コイル４３Ａ，４３Ｂを用いている点を除いて、上記実施の形態５と同様に構成されている。
【００６９】
したがって、この実施の形態８においても、上記実施の形態５と同様に効果を奏する。
この実施の形態８によれば、コア片１１Ａのティース１３Ａの周方向幅が径方向に関して一定であるので、先細り形状のティース１３を有するティース１１を用いた場合に比べ、スロット断面積が大きくなる。また、断面円形の導体線を整列巻きで多層に巻回している。そこで、第１および第２集中巻コイル４３Ａ，４３Ｂの占積率を高めることができ、第１および第２集中巻コイル４３Ａ，４３Ｂの通電による損失を低減できる。
【００７０】
実施の形態９．
図１６はこの発明の実施の形態９に係る回転電機を示す断面図である。
【００７１】
図１６において、回転電機５０は、フレーム（図示せず）に回転可能に支持されたシャフト（図示せず）に固定されてフレーム内に回転可能に配設されたロータ５１と、円環状のステータコア９、およびステータコア９に装着されたステータコイル１０を有し、ステータコア９をフレームに保持されて、所定のギャップを介してロータ２内に配設されるステータ８と、を備える。
【００７２】
ロータ５１は、例えば、所定形状に打ち抜かれた電磁鋼板を積層一体化して作製された円筒状のロータコア５２と、それぞれロータコア５２を貫通するように形成され、同一円周上に等角ピッチで配列された８つの磁石挿入穴５４のそれぞれに挿入された永久磁石５３と、を備える。
【００７３】
ステータ５５は、円柱状のコアバック５７、およびそれぞれコアバック５７の外周面から径方向外方に延出して周方向に等角ピッチで配列された１２個のティース５８を有するステータコア５６と、ティース５８に導体線を所定回巻回して作製された第１および第２集中巻コイル６０Ａ，６０Ｂを有するステータコイル６０を備える。コアバック５７と隣り合うティース５８とにより形成される空間がスロット５９を構成する。
【００７４】
第１および第２集中巻コイル６０Ａ，６０Ｂは周方向に交互に１２本配列されており、それぞれ上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００７５】
第１集中巻コイル６０Ａは、断面円形の導体線をティース５８の内径側から外径側に向って右ネジの方向に１層巻回して作製されている。また、第２集中巻コイル６０Ｂは、断面円形の導体線をティース５８の外径側から内径側に向って左ネジの方向に１層巻回して作製されている。つまり、第２集中巻コイル６０Ｂは、第１集中巻コイル６０Ａに対して、導体線がティース５８に逆ネジの方向に巻回されている。
第１および第２集中巻コイル６０Ａ，６０Ｂでは、導体線の巻き始め側が中性点接続側端子となり、導体線の巻き終わり側が外部接続側端子となり、中性点接続側端子および外部接続側端子が、ティース５８の周方向両側のそれぞれから軸方向一側に延出している。
【００７６】
そして、第１および第２集中巻コイル６０Ａ，６０Ｂに通電する３相は、反時計回りに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の順に繰り返し配列されている。そして、ステータコイル６０は、４本のＵ相の第１および第２集中巻コイル６０Ａ，６０Ｂを並列接続してなるＵ相コイルと、４本のＶ相の第１および第２集中巻コイル６０Ａ，６０Ｂを並列接続してなるＶ相コイルと、４本のＷ相の第１および第２集中巻コイル６０Ａ，６０Ｂを並列接続してなるＷ相コイルとをＹ結線して構成されている。
【００７７】
このように構成された回転電機５０は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相コイルにそれぞれ異相が１２０度異なる３相交流が通電され、８極１２スロットの３相モータとして動作する。
なお、この実施の形態９は、アウターロータ型の回転電機である点を除いて、上記実施の形態１と同様に構成されている。
【００７８】
この実施の形態９においても、第１および第２集中巻コイル６０Ａ，６０Ｂが周方向に交互に配列されており、中性点接続用端子と外部接続側端子とが交互に内径側に位置するように周方向に配列されている。したがって、隣り合う第１および第２集中巻コイル６０Ａ，６０Ｂ間の電圧差を低減できるので、部分放電の可能性が少なくなる、すなわち絶縁耐力が高められる。
【００７９】
また、いずれの隣り合う第１および第２集中巻コイル６０Ａ，６０Ｂ間の電圧差が同じであるので、同じ絶縁紙を隣り合う第１および第２集中巻コイル６０Ａ，６０Ｂ間に配置でき、ステータ５５の組立性が向上される。
【００８０】
また、１第１および第２集中巻コイル６０Ａ，６０Ｂは、中性点接続用端子と外部接続側端子とが交互に内径側に位置するように周方向に配列されている。さらに、第１および第２集中巻コイル６０Ａ，６０Ｂの中性点接続用端子と外部接続側端子が、ティース５８の周方向両側のスロット５９のそれぞれから軸方向の一側に延出している。そこで、中性点接続用端子と外部接続側端子との間の距離が離れ、結線作業性が向上されるとともに、結線部間の絶縁耐力が向上される。
【符号の説明】
【００８１】
１，１Ａ，５０  回転電機、２，３０，５１  ロータ、８，８Ａ，５５  ステータ、９，５６  ステータコア、１０，１０Ａ、６０  ステータコイル、１１，１１Ａ  コア片、１２  コアバック部、１３，１３Ａ，５８  ティース、１４，５９  スロット、１５Ａ，１５Ｃ，４０Ａ，４１Ａ，４２，４３Ａ，６０Ａ  第１集中巻コイル、１５Ｂ，４０Ｂ，４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂ，６０Ｂ  第２集中巻コイル、１５ａ，４０ａ，４１ａ，４２ａ，４３ａ  中性点接続側端子、１５ｂ，４０ｂ，４１ｂ，４２ｂ，４３ｂ  外部接続側端子、１６Ｕ，１７Ｕ  Ｕ相コイル、１６Ｖ，１７Ｖ  Ｖ相コイル、１６Ｗ，１７Ｗ  Ｗ相コイル。
【図１】
0005619046.tif 000002
【図２】
0005619046.tif 000003
【図３】
0005619046.tif 000004
【図４】
0005619046.tif 000005
【図５】
0005619046.tif 000006
【図６】
0005619046.tif 000007
【図７】
0005619046.tif 000008
【図８】
0005619046.tif 000009
【図９】
0005619046.tif 000010
【図１０】
0005619046.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0005619046.tif 000014
【図１４】
0005619046.tif 000015
【図１５】
0005619046.tif 000016
【図１６】
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